高精度多模黑体辐射源制造技术

本实用新型专利技术属于航空航天热红外通道测试标定技术领域，具体涉及一种高精度多模黑体辐射源。两个Pt1000传感器分别测量辐射面温度和目标的背景温度，两个Pt1000传感器分别与黑体辐射源控制器里面的两路Pt1000信号处理电路连接，两路Pt1000信号处理电路与中心处理器连接，中心处理器与光电隔离电路连接，光电隔离电路与黑体驱动电路连接，黑体驱动电路与热电制冷器连接。在发射板和外壳之间填充保温层；Pt1000传感器嵌入到发射板里面，热电制冷器的热面与发射板粘接，二者整体镶嵌到保温层里面，用螺钉将前挡板、保温层和背板固定，压紧热电制冷器和发射板；散热片固定到背板上，采用了散热扇进行主动式风冷散热，散热扇与散热片连接，外壳上留出通风孔。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
高精度多模黑体辐射源
本技术属于航空航天热红外通道测试标定
，具体涉及一种高精度多模黑体辐射源。
技术介绍
黑体辐射源作为稳定的目标源，广泛应用于红外目标模拟及测试领域，但是同时具备温差和温度多种工作模式的高精度黑体辐射源，尚未有专利公开。航空航天领域的红外成像制导是利用红外导引头对包含背景的目标进行成像，形成目标和周围背景的红外图像，利用红外目标和背景间的热辐射差及特定目标的形状，实现自动导引，根据检索，目前的面源黑体仅局限于单一工作模式，尚不能与目标背景进行差分设置，尚不能工作于温差模式下，不能满足目前的红外探测的需要，其实现形式多采用电阻丝加热的方式，电加热丝热惯性大，不利用高精度控制，并且要工作在高于环境温度的场合，局限性较大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高精度多模黑体辐射源，满足当前红外成像设备的测试需求。为达到上述目的，本技术所采取的技术方案为:一种高精度多模黑体辐射源，其包括黑体辐射源辐射体和黑体辐射源控制器，所述黑体辐射源控制器包括中心处理器、光电隔离电路、黑体驱动电路和两路PtlOOO信号处理电路；所述黑体辐射源辐射体包括连接器、通风孔、底板、外壳、散热扇、支柱、散热片、背板、保温层、螺钉、前挡板、校准孔、热电制冷器、发射板、两个Ptiooo传感器；在发射板和外壳之间填充保温层；`所述发射板上开有校准孔；Ptl000传感器嵌入到发射板里面，热电制冷器的热面与`发射板粘接，二者整体镶嵌到保温层里面，用螺钉将前挡板、保温层和背板固定，压紧热电制冷器和发射板；散热片固定到背板上，采用了散热扇进行主动式风冷散热，散热扇通过四个支柱与散热片连接，外壳上留出通风孔，热电制冷器的电源线、PtlOOO传感器的导线和散热扇的电源线通过连接器与黑体辐射源控制器连接；所述两个PtlOOO传感器分别测量辐射面温度和目标的背景温度，两个PtlOOO传感器分别与黑体辐射源控制器里面的两路Ptiooo信号处理电路连接，两路PtlOOO信号处理电路与中心处理器连接，中心处理器与光电隔离电路连接，光电隔离电路与黑体驱动电路连接，黑体驱动电路与热电制冷器连接。所述外壳采用不锈钢材料。所述发射板采用紫铜材料，其导热系数为366W/ Cm2 ? K)，厚度14mm，尺寸为5ImmX 51mm,有效福射面半径R=25.5mm ;发射板的福射面刻划细密的三角形沟槽,沟槽的角度为60度；发射板采用喷砂处理，经过酸洗去污后，在表面喷涂高发射率红外涂料。所述保温层为耐火材料硅酸铝纤维，其导热系数为0.02W/ Cm2 ? K)。所述前挡板进行抛光处理。所述热电制冷器的热面通过导热硅脂与发射板粘接。用6个M4螺钉将前挡板、保温层和背板固定，压紧热电制冷器和发射板，通过改变6个螺钉的预紧力，调整热电制冷器和发射板的接触力度。所述中心处理器型号为DSP2812。所述黑体驱动电路采用参数互补的MOSFET场效应管Q5、Q6、Q7、Q8组成全桥驱动电路；P沟道场效应管Q5的源极和N沟道场效应管Q7的漏极之间设置有由功率电感LI和瓷片电容C3组成LC滤波电路；P沟道场效应管Q6的源极和N沟道场效应管Q8的漏极之间设置有由功率电感L2和瓷片电容C4组成LC滤波电路；电解电容Cl、C2并联设置在+12V电压和地线之间，+12V电压还分别与电阻R3、R4、R5、R6的一端、P沟道场效应管Q5的漏极、P沟道场效应管Q6的漏极连接；P沟道场效应管Q5的栅极分别与电阻R3的另一端、三极管Ql的集电极连接，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的基极与加热信号TECJfeat之间设置有电阻Rl ;N沟道场效应管Q7的栅极分别与电阻R4的另一端、三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与加热信号TECJfeat之间设置有电阻R2 ;P沟道场效应管Q6的栅极分别与电阻R5的另一端、三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与制冷信号TEC_Cool之间设置有电阻R7 ;N沟道场效应管Q8的栅极分别与电阻R6的另一端、三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极与制冷信号TEC_Cool之间设置有电阻R8 ;所述加热信号TECJfeat和制冷信号TEC_Cool是所述黑体驱动电路的输入信号，为PWMl和PWM2经光电隔离电路后输出的控制信号。本技术所取得的有益效果为:本技术所述高精度多模黑体辐射源实现了对黑体辐射面和目标背景温度的双通道检测，达到目标与背景差分的效果，温度范围能够从o°c到100°C，覆盖了红外成像设备测试需要的温度段，用户能够通过面板进行模式自由切换，使黑体工作于设定温差或设定温度模式下，满足了目前红外探测领域的多种需求，本技术中采用了热电制冷器作为加热、制冷部件，结构简单、体积紧凑，采用场效应管组成黑体驱动电路，达到快速响应的目的，实现了很好的控制效果。在多模面源黑体辐射源中首次采用PtlOOO作为温度传感器，克服了系统噪声会对测量精度影响较大的缺点，极大地提高了测量精度和抗干扰能力。中心处理器根据设定温度或温差与目标实测温度比较计算产生PWM驱动信号，控制热电制冷器对发射板的加热和制冷。辐射体结构采用串联结构形式，发射板表面新型了独特处理，采用环形三角形沟槽形式，然后做喷砂表面处理，使辐射面形成漫反射，提高辐射体的发射率，经过实验和标定，该种方式的发射率最高，温度均匀性不受影响。辐射体通过电缆连接器与黑体辐射源控制器连接，进行信号传输。采用场效应管组成功率调节和全桥电流换向驱动电路，解决了传统驱动电路中采用继电器驱动造成的电路频率低、响应速度慢、触点热噪声大、使用寿命短等缺点。【附图说明】图1为本技术所述高精度多模黑体辐射源组成图；图2为本技术所述高精度多模黑体辐射源的辐射体结构图1 ;图3为本技术所述高精度多模黑体辐射源的辐射体结构图1I ；图4为本技术所述高精度多模黑体辐射源的辐射体的发射板结构图1;图5为本技术所述高精度多模黑体辐射源的辐射体的发射板结构图1I；图6为本技术所述高精度多模黑体辐射源的控制器的黑体驱动电路结构图；图中:1、连接器；2、通风孔；3、底板；4、外壳；5、散热扇；6、支柱；7、散热片；8、背板；9、保温层；10、螺钉；11、前挡板；12、校准孔；13、热电制冷器；14、发射板；15、PtlOOO传感器。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。如图1所示，本技术所述高精度多模黑体辐射源包括黑体辐射源辐射体和黑体辐射源控制器，所述黑体辐射源控制器包括中心处理器、光电隔离电路、黑体驱动电路和两路PtlOOO信号处理电路；如图2、图3所示，所述黑体辐射源辐射体包括连接器1、通风孔2、底板3、外壳4、散热扇5、支柱6、散热片7、背板8、保温层9、螺钉10、前挡板11、校准孔12、热电制冷器13、发射板14、两个PtlOOO传感器15 ；所述外壳4采用不锈钢材料；所述发射板14采用热容高、导热性好的紫铜，其导热系数为366W/ Cm2 ? K)，在发射板14和外壳4之间填充保温层9，保温层9为耐火材料硅酸铝纤维，导热系数为0.02W/ C`m2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度多模黑体辐射源，其特征在于：其包括黑体辐射源辐射体和黑体辐射源控制器，所述黑体辐射源控制器包括中心处理器、光电隔离电路、黑体驱动电路和两路Pt1000信号处理电路；所述黑体辐射源辐射体包括连接器（1）、通风孔（2）、底板（3）、外壳（4）、散热扇（5）、支柱（6）、散热片（7）、背板（8）、保温层（9）、螺钉（10）、前挡板（11）、校准孔（12）、热电制冷器（13）、发射板（14）、两个Pt1000传感器（15）；?在发射板（14）和外壳（4）之间填充保温层（9）；所述发射板（14）上开有校准孔（12）；Pt1000传感器（15）嵌入到发射板（14）里面，热电制冷器（13）的热面与发射板（14）粘接，二者整体镶嵌到保温层（9）里面，用螺钉（10）将前挡板（11）、保温层（9）和背板（8）固定，压紧热电制冷器（13）和发射板（14）；散热片（7）固定到背板（8）上，采用了散热扇（5）进行主动式风冷散热，散热扇（5）通过四个支柱（6）与散热片（7）连接，外壳（4）上留出通风孔（2），热电制冷器（13）的电源线、Pt1000传感器（15）的导线和散热扇（5）的电源线通过连接器（1）与黑体辐射源控制器连接；?所述两个Pt1000传感器（15）分别测量辐射面温度和目标的背景温度，两个Pt1000传感器（15）分别与黑体辐射源控制器里面的两路Pt1000信号处理电路连接，两路Pt1000信号处理电路与中心处理器连接，中心处理器与光电隔离电路连接，光电隔离电路与黑体驱动电路连接，黑体驱动电路与热电制冷器（13）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种高精度多模黑体辐射源，其特征在于:其包括黑体辐射源辐射体和黑体辐射源控制器，所述黑体辐射源控制器包括中心处理器、光电隔离电路、黑体驱动电路和两路PtlOOO信号处理电路；所述黑体辐射源辐射体包括连接器(I)、通风孔(2)、底板(3)、外壳(4)、散热扇(5)、支柱(6)、散热片(7)、背板(8)、保温层(9)、螺钉(10)、前挡板(11)、校准孔(12)、热电制冷器(13)、发射板(14)、两个PtlOOO传感器(15)； 在发射板(14)和外壳(4)之间填充保温层(9);所述发射板(14)上开有校准孔(12);PtlOOO传感器(15)嵌入到发射板(14)里面，热电制冷器(13)的热面与发射板(14)粘接，二者整体镶嵌到保温层(9)里面，用螺钉(10)将前挡板(11)、保温层(9)和背板(8)固定，压紧热电制冷器(13)和发射板(14);散热片(7)固定到背板(8)上，采用了散热扇(5)进行主动式风冷散热，散热扇(5)通过四个支柱(6)与散热片(7)连接，外壳(4)上留出通风孔 (2)，热电制冷器(13)的电源线、PtlOOO传感器(15)的导线和散热扇(5)的电源线通过连接器(I)与黑体辐射源控制器连接； 所述两个PtlOOO传感器(15)分别测量辐射面温度和目标的背景温度，两个PtlOOO传感器(15)分别与黑体辐射源控制器里面的两路PtlOOO信号处理电路连接，两路PtlOOO信号处理电路与中心处理器连接，中心处理器与光电隔离电路连接，光电隔离电路与黑体驱动电路连接，黑体驱动电路与热电制冷器(13 )连接。2.根据权利要求1所述的高精度多模黑体辐射源，其特征在于:所述外壳(4)采用不锈钢材料。3.根据权利要求1所述的高精度多模黑体辐射源，其特征在于:所述发射板(14)采用紫铜材料，其导热系数为366W/ (m2 ? K),厚度14mm,尺寸为5ImmX 51mm,有效福射面半径R=25.5mm ;发射板(14)的辐射面刻划细密的三角形沟槽，沟槽的角度为60度；发射板(14)采用喷砂处理，经过酸洗去污后，在表面喷涂高发射率红外涂料。4.根据权利要求1所述的高精度多模黑体辐射源，其特征在于:所述保温层(9)为耐火材料硅酸铝纤维，其导热系数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王占涛，刘勇，周军，王锴磊，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：实用新型
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